Belangrijke aspecten bij het ontwerpen van rubberopleggingen zijn:
- Verticaal en horizontaal draagvermogen
- Verticale, horizontale en rotatiestijfheid
- Stabiliteit
- Rotatiecapaciteit
- Plaatsvastheid van de oplegging tegen verschuiven
Bij het ontwerpen van rubberopleggingen is de ontwerpglijdingsmodulus een centrale parameter. Deze is niet gelijk aan de glijdingsmodulus van het rubbermateriaal zelf, maar de waarde die behoort bij een gevulkaniseerde oplegging.
De glijdingsmodulus is afhankelijk van de gebruikte rubbersoort, de temperatuur en de vervormingssnelheid. Indien de temperatuur slechts voor kortere perioden lager is dan -10⁰C en voor bewegingen niet sneller dan 3 Hz wordt de glijdingsmodulus zoals vermeld in de norm min of meer constant verondersteld. De glijdingsmodulus van de rubbersamenstelling bepaalt de relatie tussen belasting en vervorming. Normaal gesproken wordt bij het ontwerp van de opleggingen uitgegaan van een glijdingsmodulus van 0,9 N/mm2.
De vormfactor legt de relatie tussen het gesteund oppervlak van het rubber door de wapeningplaten en het ongesteund oppervlak (effectieve omtrek x effectieve rubberlaagdikte). Voor het ontwerp moeten de horizontale afmetingen van de staalplaten worden gebruikt als effectieve oppervlak, omdat de zijcovers niet dragen. Voor rubberlagen tussen twee staalplaten is de effectieve dikte gelijk aan de nominale dikte. Boven- en onderlagen moet voor berekeningen op drukbelasting worden vermenigvuldigd met een factor 1,4 en voor afschuiving in het horizontale vlak met een factor 1,0 voor het verkrijgen van de effectieve rubberlaagdikte.
Het gereduceerd oppervlak is de overlap van de verticale projectie van de effectieve oppervlakken boven en onder bij een getransleerde oplegging. Zie ook Fig. 4.2.3.4.a
De figuren 4.2.3.4.b tot en met 4.2.3.4.d tonen het schuifspanningsverloop langs de omtrek voor druk, afschuiving en rotatie. Figuur 4.2.3.4.e laat het schuifspanningsverloop over het horizontale middenvlak van de rubberlaag zien voor druk, rotatie en afschuiving.
Het is duidelijk dat het incompressibele materiaal rubber met de ongesteunde randen een toetsing behoeft.
In EN1337-3 wordt de G-modulus van de oplegging ten behoeve van het ontwerp over het gehele temperatuurtraject constant verondersteld. De fabrikant verklaart op basis van testen of deze waarde van toepassing is. De glijdingsmodulus G die wordt gebruikt voor het ontwerp van opleggingen wordt bepaald uit testen van complete opleggingen en verschilt dus van die van rubber zelf.
De glijdingmodulus neemt progressief toe bij grotere vervormingen. De glijdingsmodulus die als basis voor het ontwerp wordt gebruikt wordt bepaald door een rechte lijn door de waarde van de schuifrek bij 0,58 x de netto rubberdikte minus de waarde van de schuifrek bij 0,27 x de netto rubberdikte. Het betekent dus dat rubberopleggingen over het algemeen bij kleine vervormingen wat flexibeler en bij grotere vervormingen wat stijver reageren dan in de berekening.
De vervormingseigenschappen van rubber zijn temperatuurafhankelijk. Bij lage temperaturen (ongeveer vanaf -10°C en lager) reageert rubber stijver dan bij hogere temperaturen. Dit verstijvingseffect is sterker aanwezig bij CR dan bij NR. Zie figuur 4.2.3.4.g waarin de glijdingsmodulus G voor natuurrubber in relatie tot de temperatuur als voorbeeld is weergegeven.
Ook de belastingsnelheid is van invloed op de G-modulus. Wanneer de belastingsnelheid of vervormingssnelheid globaal de 3 Hz overschrijdt, verstevigt het rubber.
Ook bij combinaties van druk en afschuiving worden hogere effectieve G-moduluswaarden gevonden.
De voor temperatuur en belastingsnelheid aangepaste glijdingsmodulus moet worden gebruikt bij het ontwerpen van de verbinding met de hoofdconstructies (bovenbouw en onderbouw) omdat hierbij de horizontale schuifkracht naar de omgeving bepalend is voor de benodigde slipcapaciteit van deze verbinding.
Als laatste moet er ook rekening worden gehouden met relaxatie. Dus de belasting uit opgedrongen vervorming zal voor een deel verdwijnen in de loop van de tijd. Opleggingen nemen dus bij ontlasten niet direct weer hun oorspronkelijke vorm aan. Dit effect is weergegeven in figuur 4.2.3.4.h. Hiermee moet rekening worden gehouden bij het corrigeren van de stand van opleggingen: Een maatregel om overmatig schuinstand te voorkomen of herstellen is het iets opvijzelen van het brugdek zodat de opleggingen ontspannen en terug bewegen. Door het hiervoor beschreven effect kan het dus even duren voordat de opleggingen hun oorspronkelijke rechtopstaande vorm weer terug hebben.
